内容简介
前言 《流体力学》*版，因具有内容体系完整、适用面广、难度适中等特点，已为多所高校选用。为了更好地为教学服务，满足相关专业的后续专业课程学求，对本书部分章行必要的调整和修改，对发现的错误和疏行订正。 这次订正工作主要体现在以下几个方面： (1)尽量保持教材原来和风格，框架结构和框架体系基本不变。 (2)对原书有的基本理论做了一些补充阐述，例题和问题也稍有增加，新增加了在教学过程中提出的一些启发的思考题。 参加本次修订工作的编者有：闽南理工学院徐正坦，河南城建学院尹玉先，闽南理工学院刘衍香。 由于有限和时间较紧，书中不妥之处恳请读者批评指正。 编者 2020年2月 *版前言 本书以本科“建筑环境与设备工程”专业培养目标和培养方案以及主干课程教学基本要求为主要依据，注重教材的科学、实用、通用，在体现教材工程应用型的同时，尽量满足了同类工科院校各专业教学的需求。 本书是论述流体力学的专业教材。在编写上着重于流体力学基本理论、基本计算及基本实验技能方法，行文力求简洁清楚，突出，分散难点，尽量不将一些理论色彩过浓的非核心内容编入本书，循序，便于自学。增加例题、思考题、量以加强基本解题训练，使各专业学生在学中，尽快掌握典型流体力学的原理和解题方法。本书括了一些专业特殊要求的内容，理论和专业内容结合，构成了一个有机整体，有利于增强学生对后续课程学应能力，力求将流体力学专业知识与有关工程问题紧密结合，为从事专业技术工作打下坚实的基础。 由于各院校的学时数不同，专业要求也有差异，因此任课教师可根据具体情况，对某些章行取舍。 全书由福建工程学院徐正坦主编。参加编写工作的有徐正坦（*～四、八、九章）顶山工学院尹玉先（第五、六章）、河北科技大学马坤茹、崔明辉（第七、十章）、山东建筑大学马金花（第十一～十三章）。全书由徐正坦统稿。张增凤教授对全书精行了审阅，并提出宝贵的修改意见，在此深表谢意。 本书可作为建筑环境与设备工程、环境工程、给排水工程、土木工程、交通工程等专业教学用书，也可供研究生以及设计单位的科技人员参考。 由于作者知识和有限，书中若有不妥之处，恳请读者批评指正。 编者 2008年10月
目录
*章绪论1 *节流体力学的任务与研究对象1 节作用于流体上的力1 一、质量力1 二、表面力2 第三节流体的主要物理质3 体的惯3 二、流体的压缩和膨胀4 三、流体的黏、牛顿流体和非牛顿流体8 五、实际流体与理想流体8 六、液体的表面张力和毛细现象9 第四节连续介质模型10 第五节流体力学的研究方法11 思考题12 2 章流体静力学14 *节流体静压强及其特14 体静压强的基本概念14 二、流体静压强的特14 节流衡微分方程16 一、等压面17 二、气体压强18 第三节重力作用下流体静压强的分布规律18 一、重力作用下不可压缩流体中的压强18 二、*压强、相对压强、真空值19 三、压强的三种度量单位20 第四节流体压强的测量21 一、测压管21 二、U形管测压计21 三、压差计22 四、微压计23 五、金属测压计23 第五节流体的相衡24 第六节作用面的液体压力27 一、解析法27 二、图解法29 第七节作用于曲面的液体压力32 一压力的大小、方向及作用点32 二、压力体的概念33 三、潜体与浮体衡36 思考题37 章体动力学理论基础44 *节描述流体运动的两种方法44 一、拉格朗日法44 二、欧拉法45 节流体运动的若干基本概念46 一、恒定流动与非恒定流动46 二、动、二维流动、三维流动4、迹线与流线47 四、流管、元流流、过流断面49 五、流量、断均流速49 六、均匀流与非均匀流50 七、渐变流和急变流50 八、有压流、无压流、射流51 第三节连续方程51 第四节理想流体的运动微分方程及其积分53 第五节恒定流伯努利方程55 一、理想流体元流的伯努利方程55 二、实际流体恒定元流的伯努利方程55 三、恒流的伯努利方程5、伯努利方程中各项的几何意义和物理意义59 第六节伯努利方程的应用60 一、应流伯努利方程时必须满足的条件60 二、应流伯努利方程时的注意要点60 三、伯努利方程应用的补充说明、空泡和空蚀现象63 第七节气流能量方程63 第八节动量方程66 一、恒定不可压流的动量方程66 二流动量方程的应用条件和注意事项6、恒定不可压流动量方程应用举例6节动量矩方程70 思考题71 2 第四章流动阻力与能量损失76 *节流动阻力与能量损失概述76 一、沿程阻力与沿程损失76 二、局部阻力与局部损失、能量损失77 节实际流动的两种流态77 一、雷诺实验77 二、流态的判别准则——临界雷诺数、流态分析79 第三节圆管层流流动81 一、均匀流动方程式81 二、沿程阻力系数的计算82 第四节紊流流动沿程损失分析83 运动的特征83 二、尼古拉兹实验84 第五节紊流沿程阻力系数的计算87 一、工业常用管道的当量粗糙度87 二、沿程阻力系数的计算公式87 第六节非圆管的沿程损失90 第七节局部水头损失93 一、局部损失的一般分析93 二、变管径的局部损失94 三、管路配件95 四、明渠96 五、局部阻力之间的相互干扰96 思考题96 7 第五章孔口、管嘴出流和有压管流101 *节薄壁孔口的恒定出流101 一、孔口的分类101 二、薄壁小孔口的恒定自由出流101 三、薄壁小孔口的恒定淹没出流102 四、孔口的流量系数103 五、薄壁大孔口恒定出流105 节管嘴的恒定出流106 一、圆柱形外管嘴的恒定出流106 二、其他形式108 第三节孔口、管嘴的非恒定出流109 第四节简单管道的水力计算110 一、短管的水力计算110 二、长管的水力计算113 第五节复杂管道的水力计算118 一、串联管道118 二、并联管道119 三、沿程均匀泄流管道120 第六节管网水力计算基础121 一、枝状管网121 二、环状管网122 第七节离心式水泵及其水力计算126 一、离心式水泵工作原理126 二、离心泵能参数126 三、水力计算127 第八节有压管道中的水击129 一、水击现象129 二、水击压强计算131 三、水击波的传播速度132 四、停泵水击132 五、防止水击危害的措施133 思考题133 33 第六章量纲分析与相似原理138 *节量纲及量纲和谐原理138 一、量纲138 二、基本量纲和导出量纲138 三、无量纲量139 四、量纲和谐原理139 节量纲分析法140 一、瑞利法140 二、π定理141 三、量纲分析方法的讨论143 第三节相似理论基础144 一、相似概念144 二、相似准则145 第四节模型实验147 一、模型律的选择147 二、模型设计148 思考题150 50 第七章气体射流152 *节淹没紊流射流的结构特征152 射流的分区152 二、紊流淹没射流的基本特征153 节圆断面射流156 一、主体段的速度和流量沿x方向的变化规律157 二、起始段的速度和流量沿x方向的变化规律158 第三面射流161 第四节温差（浓差）射流162 一、轴心温差ΔTm163 二、主体段质均温差ΔT2163 三、起始段质均温差ΔT21、射流弯曲164 第五节有限空间射流167 一、几何特征167 二、动力特征168 三、半经验公式1、端涡流区169 思考题170 70 第八章流体动力学理论基础171 *节流体微团运动分析171 一、亥姆霍兹速度分解定理171 二、流体微团变形的几何解释172 节有旋流动174 一、涡量、涡量场175 二、涡线1、涡管175 四、涡通量176 五、速度环量、斯托克斯定理176 第三节不可压缩流体连续微分方程17节黏流体的表面应力178 第五节应力与变形速度的关系179 第六节纳维斯托克斯方程180 第七节理想流体运动微分方程182 思考题183 84 第九章绕流运动186 *节无旋流动186 面势流理论188 第三节几种简单面无旋流动192 一、均匀直线流动192 二、源流和汇流193 三、环流194 四、直角内的流动194 第四节势流叠加原理195 一、均匀直线流中的源流195 二、匀速直线流中的等强源汇流196 三、偶极流绕柱体的流动197 四、源环流197 第五节绕流运动与附面层概述198 一、附面层的形成及其相关质198 二、管流附面层199 三、绕流阻力200 思考题200 00 第十章一元气体动力学基础202 *节声速、马赫数202 一、声速202 二、马赫数204 节气体一元恒定流动的连续方程205 一、连续方程205 二、运动方程205 三、能量方程205 第三节滞止参数208 第四节可压缩气体在管道中的恒定流动208 速度与断面的关系209 二、气流按不可压缩流体处理的限度210 第五节等温管路中的流动211 一、气体管路运动微分方程211 二、管中等温流动212 三、等温管流的特征213 第六节绝热管路中的流动215 一、绝热管路运动方程215 二、绝热管流的特216 思考题216 17 第十一章明渠恒定流动218 *节明渠的分类218 节明渠均匀流219 一、明渠均匀流的水力特征219 二、明渠均匀流的形成条件219 三、明渠均匀流的基本计算219 四、明渠水力*断面220 五、允许流速221 六、明渠均匀流的水力计算问题222 第三节无压圆管均匀流225 一、无压圆管均匀流的水力特征及水力要素225 二、无压圆管均匀流的水力计算问题225 第四节明渠恒定非均匀流动的基本概念226 一、断面单位能量226 二、临界水深22、临界底坡228 四、明渠流动的三种状态229 第五节跌水与水跃231 一、跌水231 二、水跃232 第六节棱柱形渠道中渐变流水面曲线分析235 一、棱柱形渠道渐变流基本微分方程235 二、棱柱形渠道渐变流水面曲线的类型和规律236 三、水面曲线分析的一般原则240 第七节棱柱形渠道中渐变流水面曲线计算241 一、计算公式与方法241 二、数值积分法241 三、分段求和法242 思考题243 43 第十二章堰流245 *节堰流的定义及分类245 的定义245 二、堰流类型245 三、堰流基本公式246 节薄壁堰流247 一、矩形薄壁堰247 二、三角堰248 第三节实用堰流248 第四节宽顶堰流249 一、自由式无侧收缩宽顶堰249 二、无侧收缩淹没式宽顶堰250 三、侧收缩宽顶堰流250 思考题251 51 第十三章渗流253 *节渗流基本定律253 模型253 二、渗流基本定律253 节集水廊道和井255 一、集水廊道255 二、潜水井(无压井)255 三、承压井(自流井)256 第三节井群257 一、潜水井井群的水力计算257 二、承压井井群的水力计算259 思考题260 60 附录本书常用的单位与工程单位对照表262 案263 参考文献266